無人機系統(tǒng)在森林防火中的應用方案

森林防火無人機系統(tǒng)解決方案

概要

一、設計說明

1.1系統(tǒng)概況

我國是森林資源大國，擁有森林面積1.95億公頃，森林蓄積量為124.56

億立方米，森林覆蓋率約為20.36%。1950年-2011年，我國平均每年發(fā)生森林

火災13067次，年均受害森林面積近653019公頃，對森林資源和生態(tài)環(huán)境的破

壞所造成的損失非常大。森林火災是世界性林業(yè)重要災害之一，每年都有一定數(shù)

量的發(fā)生，造成林業(yè)資源的重大損失和全球性環(huán)境污染。森林火災具有突發(fā)性,

災害的發(fā)生的隨機性，在較短的時間內能造成較大的損失的特點。因此一旦有火

警發(fā)生，就必須以極快的速度采取撲救措施，撲救是否及時，決策是否得當，重

要原因都取決于對林火行為的發(fā)現(xiàn)是否及時，分析是否準確合理，決策措施是否

得當。如何實現(xiàn)森林防火工作的規(guī)范化，科學化，信息化，真正做到早發(fā)現(xiàn)，早

解決火災隱情。無人機森林防火系統(tǒng)已成為及早發(fā)覺，排除、消滅森林火災隱情

的必要手段。

1.2系統(tǒng)組成

華測無人機森林防火系統(tǒng)由以下幾個子系統(tǒng)組成。

1.無人載機系統(tǒng)

2.飛行控制地面站系統(tǒng)

3.圖像影像采集系統(tǒng)

4.圖像識別跟蹤處理系統(tǒng)

5.數(shù)據(jù)鏈路傳輸系統(tǒng)

6.運載車和地面支持系統(tǒng)

7.自動駕駛儀

1.3系統(tǒng)功能

上海華測森林消防無人機系統(tǒng)，以國內價格提供優(yōu)質、穩(wěn)定的國際品質的森

林防火系統(tǒng)。該系統(tǒng)是以森林火情巡查監(jiān)測為主，將GPS技術、熱成像技術、高

清數(shù)字圖像傳輸技術等高新技術綜合應用于森林資源管理中的高科技產(chǎn)品。

消防無人機系統(tǒng)日常存放于運載車或固定地面基地中待命。隨時準備執(zhí)行例

行巡邏報警或者火災現(xiàn)場監(jiān)控任務。無人機由地面彈射起飛，自主完成起飛過程

并飛向預先劃定的巡邏區(qū)域。圖像采集系統(tǒng)開始工作，向地面站實時傳回巡邏畫

面并可由通訊中繼系統(tǒng)將畫面?zhèn)骰刂笓]中心。當發(fā)現(xiàn)巡邏區(qū)域出現(xiàn)溫度異常系統(tǒng)

將自動發(fā)出警告。并將異常區(qū)溫度、位置、面積等重要數(shù)據(jù)傳回地面站和指揮中

心。并根據(jù)需要自動或手動切換入監(jiān)測模式圍繞異常區(qū)域飛行，持續(xù)傳回該區(qū)域

監(jiān)控信息?；蛱^該區(qū)域繼續(xù)執(zhí)行巡邏任務。當巡邏任務結束無人機按規(guī)定航線

飛回起降點下降高度完成自主開傘著陸。如果執(zhí)行現(xiàn)場監(jiān)控任務，無人機則直接

飛抵災害現(xiàn)場按規(guī)定半徑盤旋或根據(jù)圖像跟蹤系統(tǒng)自動對準溫度異常區(qū)域盤旋，

或者P500旋翼無人機直接懸?；馂默F(xiàn)場上方，持續(xù)傳回現(xiàn)場圖像、溫度、面積等

數(shù)據(jù)讓地面指揮人員實時了解火情發(fā)展。

1.4性能特點

國外的先進技術有的雖然可靠，但需要借助高分衛(wèi)星，且施工太復雜；有的

技術方案基礎實施投資太大，多達幾十萬美元，投入成本過高，這些難以滿足我

國森林資源監(jiān)測的實際需要。

上海華測公司的森林消防無人機系統(tǒng)具有以下特點：

1.快速部署、快速反應、全天候執(zhí)勤、可執(zhí)行夜航任務。

2.全飛行航線自主飛行無需人工干預。

3.航時/航程長（根據(jù)不同載機配置航時可達2小時，）有足夠時間進行巡邏

和現(xiàn)場監(jiān)控。單架次作業(yè)面積可達50平方公里以上，更換電池方便可多次飛行。

4.自動報警，自動跟蹤實時回傳異常地區(qū)數(shù)據(jù)。

5.空中巡邏無障礙物阻隔，彌補傳統(tǒng)地面監(jiān)控系統(tǒng)可能出現(xiàn)的盲點。

6.購置成本低廉，同等面積裝備無人機系統(tǒng)僅相當于裝備傳統(tǒng)地面監(jiān)控系統(tǒng)

成本的40%或更低。更可作為地面系統(tǒng)的補充。

7.維護方便，使用成本低廉。

8.更高的安全性，不攜帶油料不會造成二次事故。

1.5機型和技術參數(shù)

1.5.1P700

高穩(wěn)定性

華測P700無人機的構型能

讓它在整個任務的執(zhí)行過

程中更平穩(wěn)，亦可抵抗更復

雜的氣候。此外，華測P700

的巡航速度較低，更有利于

空中攝影。

高安全性

華測P700無人機在2008年面市后，已安全飛行超過數(shù)千架次，更多次在艱難

的環(huán)境下執(zhí)行任務，能力已受驗證，并深受許多用戶的肯定。

高耐久性

華測P700無人機使用高強度的碳纖維蜂巢結構材料和降落傘回收的設計，可讓

華測P700無人機降落在較堅硬的地面，減少華測P700無人機的起降場地限制。

同時，作業(yè)時長可達90-120分鐘。

多樣化搭載

華測P700無人機可搭載高分辨率數(shù)碼相機A7r,航拍影像可達到5cm的地面分

辨率。同時，華測P700無人機可選擇搭載攝像機、紅外等多種設備。

重量4.00kg搭載搭載（可選）SonyRX-KSamsungNX210數(shù)字相機或

相機視頻設備

尺寸160x103x35cm空中拍攝面積6km2(GSD5cm),9km2(GSD8cm),

13km2(GSD12cm)GSD：地面分辨率

翼展1.60m

75%前后重迭率，50%左右重迭率

機翼48dm2地面

面積站

傳輸距離全向型天線：5km

飛行巡航速度：64km/h

速度指向型天線：10km

最大速度：81km/h

傳輸頻率434/868/912MHZ（選項），19200bps,

半雙工，8頻道

飛行2500m

高度

滯空80-90分鐘其他地面控制站軟件（不包含筆記本電腦）

時間

材質碳纖維蜂巢結構，采用真空適應風力6級(39-49km/h)

輔助樹脂轉注成型技術環(huán)境

起飛彈力繩或彈射架溫度：-20°C?60°C

回收降落傘抗雨能力5mm/12h小雨

動力120W雙無刷電動馬達

飛機架設時間10分鐘

電池鋰聚合物電池1L1V,操控操控方式全自主起飛降落

20000mAh

1.5.2P600

高集成性

華測P600無人機一體化高度集

成設計，操作簡單，無需拆裝，

可直接架設彈射起飛。操作人員

不需要專業(yè)的飛行知識，僅需詳

細閱讀我們完整的操作手冊，便

能輕松上手。

全自動化

華測P600彈射起飛后，能沿著預先規(guī)劃的飛行路徑執(zhí)行航拍任務，拍攝完畢飛

機自動返航，并在預先規(guī)劃的降落點開啟降落傘，全程無需人工干預，并具有

自動預警返航功能。

高耐久性

華測P600無人飛機使用高強度的碳纖維蜂巢結構和降落傘回收的設計，可讓華

測P600無人飛機降落在較堅硬的地面，減少華測P600無人飛機的場地限制。

高精確度

搭載高分辨率數(shù)碼相機，設定飛行高度150米、照片重迭度70%,可獲取最高地

面分辨率(GSD)可達5厘米的精度。

搭載

重量2.00kg搭SamsungNX210數(shù)字相機

載（可選）

相

機4km2(GSD8cm),6km2(GSD12cm),

尺寸100x65x10cm

空中拍9km2(GSD18cm)

攝面積75%前后重迭率，50%左右重迭率，60

翼展1.00m

分鐘飛行時間，快門3秒

機翼面積20dm2

全向型天線：5km

傳輸距

巡航速度：81km/h

離

飛行速度指向型天線：10km

地

最大速度：92km/h

面

離地高度：100-500m

站傳輸頻434/868/912MHz（選項），19200bps,半

飛行高度

率雙工，8頻道

海拔高度：3000m

滯空時間40-50分鐘其他地面控制站軟件（不包含筆記本電腦）

材質發(fā)泡聚丙烯及碳纖維增強結構風：風級4(20-28km/h)

適

風力

起飛彈力繩或彈射架應溫度：-20°C?60°C

環(huán)

抗雨能

回收降落傘境5mm/12h小雨

力

飛架設時

動力300W無刷電動焉達，后推式10分鐘

機間

操操控方全自動起飛和回收、自動導航、自動快

電池鋰聚合物電池11.IV,8000mAh

控式門、自動啟動安全措施

1.5.3P500

華測P500為四旋翼電動無人

機，其機身設計新穎、輕巧，對稱

電機軸距800mln,單臂長度350mm，總重量2.6kg。由于其體積小、重量輕、飛

行平穩(wěn)、機動靈活、目標特性小、飛行噪音低等特點，非常適合城鎮(zhèn)夜間，環(huán)

境比較惡的環(huán)境，人員密集場所飛行。使用快捷方便，不太需要過多的技術訓

練就可以進行簡單，穩(wěn)定的飛行，甚至可實現(xiàn)“單兵作戰(zhàn)”一一即單人操作。

在線路、管道巡檢，城市巡查，空中指揮支援，群體事件控制等方面有著廣泛

的應用。

＞華測P500四旋翼無人機系統(tǒng)引入了2.0BCAN總線系統(tǒng)，AAHRS（姿態(tài)、高度

及航向參考系統(tǒng)）集成了加速度計、陀螺儀、磁力計、氣壓計、濕度計、溫

度計等多種高精度傳感器和卓越的控制算法設計，飛行器的操控因而變得非

常簡單，即使操作者毫無遙控飛行的經(jīng)驗，也能夠在很短的時間內學會安全

地操控飛行。

＞華測P500四旋翼無人機系統(tǒng)可以通過遙控器人工操控飛行，也可以借助獨

一無二的GPSVigapoint系統(tǒng)執(zhí)行自動駕駛飛行和拍攝任務。

＞基于模塊化的設計理念，華測P500四旋翼無人機可以靈活地更換機載任務

設備以適應不同的作戰(zhàn)任務要求。從高分辨率的數(shù)碼相機、高清視頻攝像機、

微光夜視攝像機到軍用級的紅外熱成像攝像機?；谌A測P500四旋翼無人

機更大的載重，除圖像和視頻設備之外，還可以搭載根據(jù)用戶需要定制的更

多種任務設備，如空氣采樣設備，空中投放設備等，從而完成更多樣化的任

務。

＞華測P500四旋翼無人機擁有優(yōu)秀的安全設計，任何時候只要停止遙控器操

作，飛行器就會自動懸停在空中。如果遙控器信號中斷時間超過30秒或者

電池電量過低，飛行器就會自動緩慢迫降到地面或按照預定方案自動應對。

遙控信號受到干擾時，飛行器可以自動按原路返航。飛控系統(tǒng)可以完整記錄

所有飛行相關數(shù)據(jù)信息，用于準確診斷飛行器故障判斷飛行器事故原因。

＞華測P500四旋翼無人機的動力系統(tǒng)擁有業(yè)內最強的野外環(huán)境適應性，可以

在最高5級風下正常工作。經(jīng)過專業(yè)機構的嚴格高壓電磁環(huán)境測試，華測

P500四旋翼無人機被確認在高壓電磁環(huán)境下具有良好的抗干擾性和安全性,

通過專業(yè)機構的EMC電磁環(huán)境兼容認證.